En avril 2020, alors que le Delaware et les États du pays ont adopté des mesures de distanciation sociale pour faire face à la crise de santé publique causée par le coronavirus (COVID-19), Cristina Archer, professeure à l'Université du Delaware, s'est souvenue qu'un groupe de personnes lui avait dit que le ciel était plus bleu que d'habitude.

Cette simple observation a conduit Archer à enquêter sur une question de recherche importante et compliquée :les mesures de distanciation sociale adoptées aux États-Unis, et la diminution du nombre de personnes utilisant divers moyens de transport qui en résulte, améliorer la qualité de l'air dans tout le pays?

Malheureusement, contrairement à ceux observés clairement, ciels bleus, la réponse est un peu trouble.

"Juste parce que les gens restaient à la maison et juste parce qu'ils roulaient moins, cela ne signifiait pas nécessairement que la qualité de l'air était meilleure, " dit Archer, professeur à la School of Marine Science and Policy du College of Earth de l'UD, Océan et environnement (PDG). "Par certains paramètres, la qualité de l'air était meilleure, mais par d'autres paramètres, Ce n'était pas. Et cela a même empiré dans de nombreux endroits."

Les résultats de l'étude ont été récemment publiés dans le Bulletin des sciences et technologies de l'atmosphère . L'étude a été menée par des chercheurs de l'UD, Penn State et Columbia University.

De l'UD, les coauteurs incluent les doctorants Maryam Golbazi et Nicolas Al Fahel. Les autres coauteurs de l'étude sont Guido Cervone, professeur de géographie, et la météorologie et les sciences de l'atmosphère à Penn State, et Carolynne Hultquist, un ancien doctorant au laboratoire de Cervone et maintenant chercheur postdoctoral à l'Earth Institute de l'Université de Columbia.

Pour évaluer la qualité de l'air, Archer s'est concentré sur le dioxyde d'azote et les particules fines, spécifiquement les PM2,5. Les deux polluants sont réglementés par le gouvernement fédéral et sont à la fois des polluants primaires et secondaires, ce qui signifie qu'ils peuvent être émis directement dans l'atmosphère ou indirectement à partir de réactions chimiques.

Le dioxyde d'azote est émis lors de la combustion du carburant par tous les véhicules à moteur et les avions, tandis que les particules sont émises par les avions et, parmi les véhicules à moteur, principalement par des véhicules diesel, tels que les camions diesel lourds commerciaux. Ils sont tous deux également émis par les centrales électriques à combustibles fossiles, bien que les particules soient principalement émises par les centrales électriques au charbon.

"Le dioxyde d'azote est un bon indicateur de trafic, ", a déclaré Archer. "Nous avions déjà des preuves de certains documents préliminaires en Chine que le dioxyde d'azote avait considérablement diminué dans les régions de Chine où un verrouillage était en place."

Les chercheurs ont comparé les mesures de ces deux polluants en avril 2020 avec celles d'avril au cours des cinq années précédentes, de 2015 à 2019.

Ils ont choisi avril parce que presque tous les États avaient mis en place une sorte de mesure de distanciation sociale au 1er avril. ce qui a entraîné des changements de mode de vie.

"Même dans les États où il n'y avait pas beaucoup d'infections, il y a eu un changement dans la mobilité des personnes, " dit Archer.

Pour quantifier la distanciation sociale, les chercheurs ont utilisé un indice de mobilité calculé et diffusé par Descartes Labs, une société d'intelligence prédictive qui compile de grands ensembles de données du monde entier. Leurs algorithmes ont pris en compte la distance maximale parcourue par les personnes en une journée en retraçant l'emplacement de l'utilisateur plusieurs fois par jour tout en utilisant des applications sélectionnées sur leurs smartphones.

"L'une des grandes incertitudes lorsque l'on essaie de prévoir la future qualité de l'air est de savoir comment l'atmosphère réagira à la baisse des émissions de certains polluants, ", a déclaré Cervone. "COVID-19 nous a donné un aperçu des effets de la baisse des taux d'émission sur l'environnement. Nous avons eu cette situation unique qui nous a montré ce qui se passe si les gens arrêtent de conduire."

En outre, ils ont utilisé 240 sites de surveillance au sol pour mesurer le dioxyde d'azote et 480 pour les particules, ainsi que des données satellitaires de l'instrument de surveillance de l'ozone (OMI) de la National Aeronautics and Space Administration (NASA) pour mesurer la colonne troposphérique totale - la couche la plus basse de l'atmosphère terrestre - de dioxyde d'azote.

Globalement, ils ont trouvé qu'il y avait de grands, des diminutions statistiquement significatives du dioxyde d'azote sur 65 % des sites de surveillance, avec les données du satellite OMI de la NASA montrant une baisse moyenne en 2020 de 13% sur l'ensemble du pays par rapport à la moyenne des cinq années précédentes.

Les concentrations de particules, cependant, n'étaient pas significativement plus faibles en 2020 qu'au cours des cinq dernières années. Ils étaient également plus susceptibles d'être plus élevés que inférieurs en avril 2020 par rapport aux cinq années précédentes.

"Sans surprise, nous avons constaté que la qualité de l'air s'améliorait en termes de dioxyde d'azote dans toutes les stations. Dès que les gens ont commencé à rester à la maison, le trafic était réduit et la qualité de l'air était meilleure pour le dioxyde d'azote, " dit Archer. " Mais quand nous avons examiné les particules, il n'y avait presque pas de différence. Il n'y a pas eu d'amélioration en moyenne sur les particules et sur 24% des sites, Avril 2020 a été pire que les cinq années précédentes pour les concentrations de particules. »

Golbazi a fait écho à ces sentiments en disant que les chercheurs « s'attendaient à ce que la réduction des transports réduise les concentrations de dioxyde d'azote. Cependant, nos résultats sur les PM2,5 étaient surprenants car nous avons appris que cette échelle de réduction de la mobilité humaine ne réduisait pas vraiment les concentrations de PM2,5. »

Ceci est important car si le dioxyde d'azote est un précurseur d'autres polluants, comme la formation d'ozone troposphérique et la formation d'acide nitrique dans les pluies acides, qui finira par avoir des impacts négatifs sur la santé humaine, les particules sont dangereuses en elles-mêmes.

Les particules fines sont un polluant atmosphérique composé de particules microscopiques qui présentent un grand risque pour la santé humaine car elles peuvent pénétrer directement dans les poumons humains, la circulation sanguine et même le cœur.

Archer a déclaré qu'ils travaillaient sur une hypothèse expliquant pourquoi les matières particulaires auraient pu être élevées alors que le dioxyde d'azote diminuait.

Une explication possible est que les particules sont émises par les véhicules diesel, qui gèrent la plupart des livraisons du pays. Alors que le trafic des véhicules de tourisme à essence était en baisse en avril, les camions diesel et le trafic de fret régulier n'ont pas changé de manière significative.

En outre, plus de particules sont émises lorsque les individus utilisent la chaleur pour réchauffer leurs maisons personnelles par rapport aux espaces de bureau.

"Dans le bureau, il est très peu probable que vous ayez un poêle ou une cheminée, alors qu'à la maison tu es, " a déclaré Archer. " Et en avril 2020, même si dans de nombreux états c'est déjà la saison chaude, au nord-est, nous avons eu un mois d'avril incroyablement froid. Ainsi, les particules réagissent probablement à ces changements de chauffage résidentiel ainsi qu'à la normalité ou même au-dessus de la normalité du trafic de fret et des véhicules diesel. »

Archer a déclaré que les prochaines étapes de la recherche consistent à effectuer davantage d'études pour confirmer leur hypothèse. En outre, le travail sera présenté lors de la prochaine réunion virtuelle d'automne de l'American Geophysical Union.

Quant aux brillants, journées ensoleillées observées dans le Delaware au début du shutdown en avril, Archer a dit que c'était probablement juste une question de perception.

"Les gens me disaient, 'Il me semble que le ciel est plus bleu, ' mais ils ne l'étaient pas, " dit-elle. " C'était probablement une coïncidence qu'il y ait eu des jours ensoleillés et clairs. Au Delaware, réellement, notre ciel était plus pollué en avril 2020 en raison de concentrations de particules plus élevées que la moyenne."